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Pour chauffer notre calorimètre nous allons utiliser le même système que celui d'un grille-pain. Nous allons prendre un fil résistif. Une partie de l'énergie circulant dans les fils va être dissipé sous forme de chaleur: c'est l'effet Joule.

Au laboratoire nous avons eu le choix entre 3 types de fil résistif:

• petit fil résistif(1): 0.2 kg 35 swg(714-1741) 22.08 ohm
• fil résistif moyen(2): 0.2kg 25 swg(714-1739) 2.08 ohm
• gros fil résistif(3): 0.2kg 18 swg(714-1729) 0.93 ohm

Nous avons effectuer les mesures de résistance nous-mêmes à l'aide d'un multimètre. SWG (standard wire gauge) est une unité de mesure britannique pour désigner la taille des fils, plus la valeur est importante, plus le fil est petit.

Test: On branche chaque fil à une alimentation pour estimer leur capacité de chauffage. Pour chaque fil l'intensité reste inchangé: 1.094 A. Fil(2) T=15.5°C Fil(3) T=2°C Fil(1) Le thermomètre étant peu précis on bobine le fil et on le plonge dans l'eau. Très vite on remarque que le support utilisé pour bobiner le fil et le récipient contenant l'eau on fondue par endroit.

Cette expérience nous a fait prendre conscience qu'il faudra prévoir une agitation pour bien répartir la chaleur et prendre de l'eau distillée afin d'éviter les interactions entre les ions.

Choix du fil: Comme on pouvait s'attendre, plus la résistance est importante, plus l'effet de Joule est important. On peut éliminer le fil(1), il chauffe trop. Le fil (3) ne chauffe pas assez. Nous allons donc utiliser le fil (2).

Reste à déterminer la puissance nécessaire pour un chauffage optimale. Grâce à cette valeur nous pourrons déterminer si l'arduino sera suffisant pour alimenter notre calorimètre ou si il faudra ajouter une alimentation externe.

• *Détermination de la puissance: On a Q=m*Cp*ΔT avec Q énergie en J *m masse de l'eau en kg *Cp capacité thermique massique de l'eau 4185 J.K¯¹.kg¯¹ *ΔTvariation de température entre t(final) et t(initial) —- On choisie arbitrairement de prendre une masse d'eau de 0.3 kg à 20°C et on souhaite élever sa température de 2 degrés par minute. A.N. Q=0.3*4185*2=2511J D'après la loi de joule à résistance constante et intensité continue, c'est le cas ici, on a: Q=R*I²=P*t↔P=Q/t
  A.N: P=41.85W I=√P/√R

  I=4.49A

  Nous avons divisés par 10 la variation de température. Détermination de l'alimentation:**

La limite en courant d'un arduino est 40 mA par pin et a une tension de 5V. →puissance maximale (P=U*I) vaut 0.2W On en conclut que l'arduino est insuffisant et qu'il va falloir ajouter une alimentation externe, un générateur électrique par exemple.

Pour isoler électriquement l'arduino du fil résistif nous allons utiliser un optocoupleur 4N35 (disponible au laboratoire) et un relai.

-un optocoupleur ou photocoupleur est un composant électronique capable de transmettre un signal d'un circuit électrique à un autre, sans qu'il y ait de contact galvanique entre eux.

-un relai composant électrique permettant de dissocier la partie puissance de la partie commande : Il permet l'ouverture/fermeture d'un circuit électrique par un second circuit complètement isolé et pouvant avoir des propriétés différentes.

Voici le schéma du montage final:

Le programme permettant de transmettre du courant de l'arduino au 4N35 est simple, il s'agit d'allumer la diode du photocoupleur.

En tour 46-56 nous avons récupéré deux relais et nous les avons testé. 1er relais:

Le montage a l'air de fonctionner mais lorsque la bobine n'est plus alimentée le fil chauffe toujours ce qui prouve que le relais ne fonctionne pas et ne joue pas son rôle d'interrupteur.

2nd relais:

En faisant varier la tension aux bornes de la bobine nous avons remarqué l'effet hystérésis représenté sur le schéma ci-dessous. Il y a hystérésis car la courbe bleu et jaune ne sont pas superposées, ce qui signifie que l'intervalle de tension qui va faire fonctionner la bobine va varier selon que l'on augmente on l'on baisse la tension. La courbe bleu symbolise la montée (on augmente la tension) et la jaune la descente (on diminue la tension).

L'hystérésis prouve bien que le second relais fonctionne. Voici la fiche technique du relais:

http://pdf1.alldatasheet.fr/datasheet-pdf/view/152982/ETC1/OUDH-SS-112D.html